I ghiacciai antartici sono le più grandi forme di terra glaciale sulla Terra, che coprono circa 14 milioni di chilometri quadrati e che detengono circa il 60% dell'acqua dolce del pianeta. Se l'intero strato di ghiaccio si sciolse, i livelli globali del mare aumenterebbero di circa 58 metri. Questi strati di ghiaccio non sono statici; sono sistemi dinamici che rispondono ai cambiamenti di temperatura, correnti oceaniche e condizioni atmosferiche.

Panoramica delle Strati di Ghiaccio Antartico

Le lastre di ghiaccio antartiche sono costituite da due componenti principali: la East Antarctic Ice Sheet (EAIS) e la West Antarctic Ice Sheet (WAIS), che sono separate dalle Transantarctic Mountains, una catena montuosa che abbraccia il continente. L'EAIS è la più grande delle due, che copre circa 10 milioni di chilometri quadrati e che contiene circa 53 metri di equivalente a livello di mare.

Foglio di ghiaccio antartico orientale

Il ghiacciaio è un ghiacciaio ad alta elevazione che si trova su un granito continentale, rendendolo relativamente stabile rispetto alla sua controparte occidentale. La superficie del ghiaccio sale a oltre 4.000 metri sul livello del mare in alcune zone, e lo spessore del ghiaccio può superare 4.800 metri nelle parti più profonde. L'EAIS è caratterizzato da flusso di ghiaccio lento e da un clima freddo e asciutto.

Foglio di ghiaccio antartico occidentale

Il ghiacciaio è un ghiacciaio marino, che significa che le grandi porzioni della sua linea di terra sono al di sotto del livello del mare. Ciò lo rende intrinsecamente instabile perché l'acqua calda dell'oceano può sottomettere gli scaffali del ghiaccio e causare un rapido ritiro.

Formazione e struttura delle Strati di Ghiaccio

L'apertura del Drake Passage e lo sviluppo della Corrente Circumpolare Antartica hanno isolato il continente dalle acque più calde dell'oceano, permettendo al ghiaccio di accumularsi.

La struttura interna dei ghiacciai è caratterizzata da strati di ghiaccio che hanno diverse proprietà fisiche. Gli strati superiori sono costituiti da firn a bassa densità, mentre strati più profondi sono densi, ghiaccio chiaro. Il ghiaccio si deforma sotto il suo peso, scorrendo dall'interno verso la costa. Le velocità di flusso di ghiaccio variano da meno di 10 metri all'anno negli interni a oltre 1.000 metri all'anno nei flussi di ghiaccio e nei ghiacciai di uscita.

Scaffali di ghiaccio: l'estensione galleggiante

Gli scaffali del ghiaccio sono le estensioni galleggianti dei ghiacciai che si verificano dove il ghiaccio scorre fuori dal continente e sopra l'oceano. Essi svolgono un ruolo critico nella stabilizzazione del ghiacciaio fornendo backstress che tiene il flusso di ghiaccio interno. I più grandi ripiani di ghiaccio dell'Antartide sono il Ross Ice Shelf e il Filchner-Ronne Ice Shelf, ognuno dei quali copre un'area più grande della Francia.

Impatto globale di fusione del ghiaccio

Il calo dei ghiacciai antartici ha conseguenze molto profonde per il sistema climatico globale e per le società umane. L'impatto più diretto è l'aumento del livello del mare. Le calotte antartiche contengono abbastanza acqua per aumentare i livelli del mare globale di circa 58 metri. Anche una piccola frazione di questa perdita di ghiaccio avrebbe effetti significativi sulle comunità costiere di tutto il mondo.

Oltre all'aumento del livello del mare, la fusione del ghiaccio antartico colpisce la circolazione dell'oceano e i modelli climatici. L'ingresso di acqua dolce dal ghiaccio fuso può interrompere la formazione di Antartico Bottom Water, una massa d'acqua densa e fredda che guida la circolazione globale dell'oceano.

Livelli di mare in aumento

L'aumento del livello del mare è forse l'impatto più documentato della fusione del foglio di ghiaccio. Globalmente, i livelli del mare sono aumentati di circa 20 centimetri dall'inizio del 20 ° secolo, e il tasso di aumento sta accelerando. Il contributo dell'Antartide a questo aumento è aumentato da circa il 5 per cento negli anni '90 a oltre il 20 per cento oggi.

Le comunità costiere stanno già sperimentando gli effetti dell'aumento del livello del mare sotto forma di una maggiore inondazione, erosione e intrusione delle acque salmastre. Le nazioni isolane e le regioni delta sono particolarmente vulnerabili. Le città più importanti come New York, Shanghai e Mumbai potrebbero affrontare sfide significative se i livelli del mare continuano ad aumentare.

Impatto sulla Circolazione Oceanica

La formazione di acqua in basso antartico si verifica in alcune regioni chiave intorno all'Antartide, tra cui il Mar di Weddell e il Mar di Ross. Questo processo comporta il raffreddamento e la affondamento delle acque superficiali, che poi si diffondono verso nord lungo il fondo del mare. L'input di acqua dolce da ghiaccio di fusione riduce la salinità e la densità delle acque superficiali, inibendo il processo di affondamento.

Fattori che affettano la stabilità del foglio di ghiaccio

La stabilità dei ghiacciai antartici è influenzata da un complesso insieme di fattori che operano su diverse scale temporali, tra cui la temperatura atmosferica, la temperatura dell'oceano, il matrattamento delle piattaforme di ghiaccio, l'idrologia subglaciale e le dinamiche del ghiaccio interne.

Warming atmosferico

Mentre la fusione superficiale è più comune sulla penisola antartica, può verificarsi anche in altre regioni costiere. Meltwater può percolare nello strato di firn e congelare, o può funzionare nell'oceano. In alcuni casi, l'acqua di fusione può scolarsi attraverso crepa alla base del ghiaccio, dove può lubrificare il letto e accelerare il flusso di ghiaccio.

Ocean Warming

Le acque oceaniche calde sono un primario motore della perdita di ghiaccio dall'Antartide occidentale. L'acqua Circumpolare Deep, una massa d'acqua relativamente calda, scorre sullo scaffale continentale e nelle cavità sotto gli scaffali del ghiaccio. Questa acqua scioglie il ghiaccio dal basso, assottigliando gli scaffali del ghiaccio e riducendo la loro capacità di buttarsi il flusso del ghiaccio interno.

Ghiaccio di scaffalatura

Gli scaffali dell'oceano fanno da matresse che frenano il flusso del ghiaccio interno. Quando è presente una piattaforma di ghiaccio, fornisce un retrostress che rallenta i flussi di ghiaccio che si nutrono in esso. Se lo scaffale di ghiaccio sottile o collassa, questo effetto di matrattazione del ghiaccio è ridotto, e il ghiaccio interno accelera. La perdita del Larsen B Ice Shelf nel 2002 ha portato ad un aumento di 3-8 volte nel flusso dei ghiacciai che si alimentano.

Idrologia subglaciale e Condizioni di letto

Le condizioni alla base del foglio di ghiaccio svolgono un ruolo cruciale nella determinazione delle velocità di flusso del ghiaccio. Dove il letto è caldo e umido, il ghiaccio può scivolare più facilmente, portando a flusso più veloce. Laghi subglaciali, come quelli nel sistema Whillans Ice Stream, può periodicamente scolo e causare impulsi di movimento rapido del ghiaccio. La distribuzione dell'acqua subglaciale è controllata dalla topografia del letto e dalla superficie del flusso simico geotermico ad alta.

Regioni chiave della preoccupazione

Mentre l'intero ghiacciaio antartico è di interesse scientifico, alcune regioni hanno attirato particolare attenzione a causa dei loro rapidi cambiamenti e del potenziale per grandi contributi al livello del mare. Il settore del Mare di Amundsen dell'Antartide occidentale, che comprende l'isola di pino e ghiacciai di Thwaites, è spesso indicato come il "debole" del ghiacciaio.

In Antartide orientale, il ghiacciaio Totten è una delle principali preoccupazioni: questo ghiacciaio drena una porzione del bacino subglaciale Aurora, che contiene circa 3,5 metri di equivalente a livello di mare. Il ghiacciaio Totten è vulnerabile alle acque calde dell'oceano che raggiungono la linea di terra attraverso un profondo trogolo.

Monitoraggio e ricerca

Il monitoraggio delle lastre di ghiaccio antartico è un'impresa massiccia che richiede una combinazione di telerilevamento satellitare, osservazioni sul campo e modellazione numerica. L'obiettivo è quello di monitorare i cambiamenti nella massa delle calotte di ghiaccio, velocità del flusso di ghiaccio, posizione della linea di messa a terra e spessore dello scaffale di ghiaccio.

Missioni satellitari

I satelliti sono lo strumento principale per il monitoraggio delle lastre di ghiaccio su scala continentale. Le missioni GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) e GRACE-FO misurano i cambiamenti nel campo della gravità terrestre, che possono essere utilizzati per determinare i cambiamenti nella massa di foglio di ghiaccio.

Osservazioni sul campo

Le osservazioni sul campo sono essenziali per la calibrazione dei dati satellitari e per la comprensione dei processi che guidano il comportamento delle calotte di ghiaccio. I ricercatori utilizzano i ricevitori GPS sulla superficie del ghiaccio per misurare le velocità di flusso del ghiaccio e la deformazione. Il radar di pendio del ghiaccio viene utilizzato per mappare la topografia del letto e gli strati interni del foglio di ghiaccio.

Modelli numerici

I modelli numerici sono utilizzati per simulare il comportamento dei ghiacciai e per proiettare i cambiamenti futuri. Questi modelli incorporano la fisica del flusso di ghiaccio, le interazioni tra la calotta del ghiaccio e l'oceano, e gli effetti del forcing del clima. I modelli di stato-of-the-art includono il Parallel Ice Sheet Model (PISM), il Ice Sheet System Model (ISSM), e il Community Ice Sheet Model (CISM).

Proiezioni future

Il rapporto di valutazione del IPCC fornisce una serie di proiezioni per il contributo dell'Antartide all'aumento del livello del mare di 2100, da circa 5100 centimetri sotto scenari di bassa emissione a oltre 40 centimetri sotto scenari di emissione, che non includono il potenziale per il rapido crollo del ghiacciaio, che potrebbe aggiungere sostanzialmente più di un metro di altitudine.

Il destino a lungo termine delle calotte di ghiaccio dipende dalla traiettoria delle emissioni globali di gas serra. Se le emissioni continuano ad aumentare, il riscaldamento dell'atmosfera e dell'oceano probabilmente porterà ad una maggiore perdita di ghiaccio dall'Antartide. Se le emissioni sono fortemente ridotte, potrebbe essere possibile rallentare o addirittura fermare il ritiro delle calotte di ghiaccio. Tuttavia, alcuni processi, come il ritiro della linea di terra in Antartide occidentale, potrebbero già essere irreversibili a livello di tempo.

Conclusioni

Le lastre di ghiaccio antartiche sono le più grandi forme di terra glaciale sulla Terra e svolgono un ruolo centrale nel sistema climatico globale. Memorizzano vaste quantità di acqua dolce, e la loro fusione ha conseguenze dirette per i livelli del mare, la circolazione dell'oceano e i modelli climatici. Le calotte di ghiaccio sono sistemi dinamici che stanno rispondendo a cambiamenti di temperatura, correnti oceaniche e condizioni atmosferiche.